Insegnamento SISTEMI WIRELESS A MICROONDE E RADIOFREQUENZA PER L'AEROSPAZIO
| Nome del corso di laurea | Ingegneria elettronica per l'internet-of-things |
|---|---|
| Codice insegnamento | 70A00097 |
| Curriculum | Elettronica per l'aerospazio |
| Docente responsabile | Roberto Vincenti Gatti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2017 |
| Erogato | Erogato nel 2017/18 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria elettronica |
| Settore | ING-INF/02 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Introduzione ai sistemi satellitari con panoramica sui sistemi satellitari piu' diffusi. Studio di alcuni dispositivi a RF e microonde utilizzati nelle reti satellitari, con maggior enfasi sui filtri. Studio delle peculiarità dell'ambiente spaziale e orbite. Approfondimento di alcuni sistemi satelllitari: RADAR, Sistemi di radiolocalizzazione. Utilizzo del software commerciale per la progettazione |
| Testi di riferimento | - RF and Microwave Wireless Systems. Kai Chang, John Wiley & Sons, Inc. - Microwave and RF Design Of Wireless Systems. M. Pozar John Wiley & Sons, Inc.ù - Introduction to Radar Systems. Merrill I. Skolnik, McGraw-Hill. |
| Obiettivi formativi | l'obbiettivo del corso è quello di fornire una conoscenza generale dei sistemi wireless piu' diffusi. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenze generiche su molti sistemi satellitari (teleofonia, GPS, TV broadcasting ecc..) - conoscenze sulle problematiche relative al progetto di componenti in ambiente spaziale - conoscenze dei principi di funzionamento del radar - basi per la progettazione di sistemi radar |
| Prerequisiti | Al fine di apprendere i concetti spiegati nel corso, sono necessarie conoscenze relative ai campi elettromagnetici, ai circuiti a costanti concentrate e a costanti distribuite. Allo studente viene inoltre richiesta la capacità di calcolare correnti e tensioni circuiti semplici a costanti concentrate. Devono avere inoltre la capacità di lavorare con con matrici di impedenza, matrici di ammettenza, matrici di trasmissione e matrici di scattering. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni frontali in cui si spiegano tutti gli argomenti del corso - esperimenti in laboratorio con l'utilizzo dell'analizzatore di rete vettoriale - laboratorio di informatica per utilizzare software di analisi elettromagnetica. |
| Altre informazioni | Orario ricevimento: mercoledì dalle 15 alle 16 |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione avviene tramite un esame orale. Durante l'esame vengono fatte delle domande (generalmente 3 domande) su diverse argomenti del corso. Le domande d'esame tendono a verificare la comprensione degli argomenti teorici trattati nel corso e la capacità acquisita nel risolvere problemi usando gli strumenti insegnati a lezione. Gli studenti possono anche scegliere di fare un elaborato su uno degli argomenti del corso (ad esempio possono costruire prototipi delle cose spiegate nel corso, tipo costruire un'antenna, un piccolo radar ecc...). Agli studenti che hanno scelto di fare l'elaborato viene dato per fatto l'argomento su cui fanno hanno fatto il lavoro. Questo significa che durante l'esame orale lo studente presenterà il suo lavoro e non verranno fatte ulteriori domande sull'argomento trattato nell'elaborato. Inoltre la descrizione del lavoro fatto viene considerato come domanda d'esame e quindi generalmente verranno fatte allo studente solamente altre due domande sugli altri argomenti. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | INTRODUZIONE AL CORSO E PANORAMICA SUI SISTEMI WIRELESS PIU' DIFFUSI Definizione e classificazione dei wireless. Confronto fra diverse tipologie di Sistemi wireless, impatto della scelta delle frequenze nei sistemi wireless RF. Attenuazione atmosferica, introduzione alla simbologia utilizzata negli schemi a blocchi dei Sistemi Wireless, Schema semplificato di un Sistema Wireless, assegnazione delle frequenze per i sitemi wireless piu' comuni, Sguardo generale ai sistemi wireless per telecomunicazioni: collegamenti terrestri e collegamenti satellitari. Telefonia cellulare: i maggiori sistemi cellualari nel mondo (TACS, NMT,AMPS,GSM,NADC,UMTS) e allocazioni di frequenza. Descrizione delle infrastrutture per telefonia cellulare: divisioni del territorio in celle, configurazione monocellulare e a 3 celle, disposizione delle antenne nella Stazione Radio Base (SRB). Sistema GSM: Time-slot e limiti fisici per la dimensione delle celle (Timing Advance). Differenze fra UMTS e GSM e loro impatto nella riallocazione delle frequenze in celle adiacenti. Tecnologie integrate e non integrate nei dispositivi mobili, filtri SAW (Surface Acustic Wave) e loro caratteristiche. Descrizioni di sistemi satellitari: problemi relativi alla messa in orbita e classificazione delle orbite. Descrizione orbite Geostazionarie e loro utilizzo nella radiodiffusione. slistema GPS: caratteristiche tecniche, metodo della triangolazione e descrizione della costellazione dei satelliti GPS. Effetti relativistici delle orbite dei satelliti GPS e loro impatto sugli errori di localizzazione. Propagazione nella ionosfera e nella troposfera e loro impatto sugli errori di localizzazione nel GPS. Sguardo alle infrastrutture di terra del sistema GPS. Caratteristiche del sistema Galileo. Telefonia Satellitare. dati tecnici e costellazione dei principali sistemi di telefonia satellitare (Iridium, Globalstar, ICO-Global). Descrizione delle caratteristiche principali del sistema Bluetooth. Sistemi wireless in astronomia: array di radiotelescopi e telescopio di Arecibo. L'AMBIENTE SPAZIALE Condizioni ambientali: vuoto, radiazioni ionizzanti e temperatura. ' Radiazioni ionizzanti: cause, composizione, origini, localizzazione; tipi di radiazione, spettro di energia. Effetti sui semiconduttori. Latch-up: cause, conseguenze, protezione. Single-event set-up: cause, conseguenze, protezione. Total-dose: cause, effetti, protezione. Tecnologie rad-hard. ' Effetti termici: convezione, flussi termici; resistenze e capacità termiche; canali termici. Irraggiamento solare, albedo. Effetti meccanici. Effetti fisico-chimici: outgassing, offgassing ed evaporazione. Materiali. Effetti di ossigeno e detriti, corrosione, protezione. Effetti elettrici: archi, spazzole, accumulo di cariche. Il lancio di un satellite: condizioni ambientali al lancio: accelerazione, vibrazioni, acustica. ' Effetti meccanici: vibrazioni, spettro di vibrazione del lanciatore. Elementi vibranti: laminari, strutturali, cavi, sandwich, viti. Modi di vibrazione; risonanze. Modelli a parametri concentrati; calcolo frequenza risonanza. Saldature, connettori, strain relief, serraggio elementi mobili; irrigiditori, incollaggi. RADAR Introduzione al RADAR e classificazione dei vari tipi di Radar. Equazione del RADAR. Equazione del radar con incluse le perdite del sistema, probabilità di relevazione e probabilità di falso allarme. Metodo di integrazione sugli impulsi per la diminuzione della probabiltià di errore. RADAR cross-section. Carrellata sui valori tipici di radar cross-section relativi a diversi oggetti. Accenni alla tecnologia stealth, Radar ad impulsi e suo schema a blocchi. Radar ad onda continua (radar doppler) e suo schema a blocchi. Radar ad onda continua modulata in frequenza: caso di target statico e caso di target in movimento. Radar per individuazione e inseguimento: sequential lobing, conical scan, monopulse tracking. Schema a blocchi del monopulse. Uso delle giunzioni ibride nel monopulse. Esempio di monopulse trucking in banda Ka. Sistemi MTI (Moving Target Indication). spiegazione del fenomeno del Blinde Speed. Cancellatore singolo, cancellatore doppio, filtri sagomati in frequenza, filtri nel dominio della frequenza (range-gated doppler filters). MTI: Fenomeno della Fase Cieca e sua rimozione (confronto fra metodologia analogica e digitale). Radar SAR (Synthetic Aperture Radar), geometria di osservazione del SAR. Foot-print dell'antenna SAR a terra. Risoluzione SAR (in azimut e range). Tecnica della compressione dell' impulso. Calcolo della massima risoluzione del SAR. Spot-light SAR. Interpretazione immagini SAR: foreshortening, layover, shadowing. Esempi di immagini SAR. Interferometria SAR e esempi di immagini interferometriche. Impatto delle richeste del committente sul progetto dei radar. Esempio di specifiche di un sistema radar per controllo aereo. PROGETTAZIONE E MISURAZIONI Introduzione alle tecniche CAD per la progettazione di dispositivi a microonde. Prove pratiche con l'utilizzo di Software commerciali per la progettazione. Misurazioni in laboratorio tramite analizzatore di rete. Calibrazione dell'analizzatore di rete. Misurazioni a banda larga e banda stretta. Misurazione di filtri, accoppiatori direzionali, divisori di potenza e isolatori. |